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콘코디아-디스코디아 곡선
정창식
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14,793
2004.11.29 16:43
>
> 지구과학 개론 18장(19장인지도 모르겠습니다.^^;;)을 보면 지구절대 연령측정법이 나오는데요,,
> U-Th-Pb법에 콘코디아-디스코디아 곡선이 나옵니다.
>
> 이 두개의 곡선을 그리고, 두 곡선이 만나는 점을 알면, 오른쪽 위쪽에 있는 T1이 암석이
> 형성된 시기고, T2는 납이 유실된 시기임을 알수 있다고 나오는데요,
>
> <궁금점 1>
> 이러한 콘코디아, 디스코디아 곡선이 어떠한 방법으로 그리는 것인지 궁금합니다.
>
> 특히, 디스코디아 곡선의 경우에는(책에 보면), 디스코디아라고 명명되는 직선이 있고,,
> 콘코디아, 디스코디아 사이에,,정체를 알수 없는 점선이 있어서,,엄밀히 말하자면,,
> 이 점선과 콘코디아 곡선이 만나는 점이 납이 유실된 시기가 되는 것 같습니다..
> (그림을 뚫어져라 본 결과,,그런것 같았거든요..^^;;)
저어콘을 예로 들어 설명드립니다. 저어콘 광물의 206Pb*/238U 을 y축에, 그리고 207Pb*/235U을 x축에 두면 광물이 만들어질 당시 값은 원점입니다. 왜냐하면 206Pb*, 207Pb*는 방사기원, 즉 각각 238U, 235U이 붕괴되어 만들어진 납 동위원소를 의미하는데 시간이 흘러야만 우라늄으로부터 납이 만들어지기 때문이지요. 점차 지질학적인 시간이 지나가면서 206Pb*/238U, 207Pb*/235U 비는 곡선을 그리면서 변하게 되는데 그 이유는 238U, 235U의 반감기(방사성핵종이 붕괴되어 반이 남게되는 시간), 즉 붕괴속도가 다르기 때문이지요. 참고로 238U의 반감기는 지구의 나이와 비슷한 약 44억 7천만년, 235U의 반감기는 약 7억년입니다. 따라서 최초 지구가 만들어질 때 있던 우라늄238의 양은 지금 절반쯤으로 줄어드었고 현재 우라늄235의 양은 최초 대비 1/64 이하입니다.
만약 저어콘 내 우라늄이나 납이 전혀 유동하지 않았다면 그 저어콘의 206Pb*/238U, 207Pb*/235U 비는 콘코디아 직선 위에 찍혀야 합니다. 콘코디아 곡선 위에 쓰여있는 숫자는 연대이고 2000, 1500 등이라면 단위는 Ma(mega anna, 백만년)입니다. 그런데 실제로 분석을 해보면 상당 수 자료가 콘코디아 곡선 위에 찍히지 않습니다. 경우에 따라서는 자료가 206Pb*/238U - 207Pb*/235U 그림상에서 직선적인 변화를 보이기도 하는데 그것을 디스코디아라고 하지요. 디스코디아를 해석하는 가장 그럴 듯한 제안이 납의 손실입니다. 만약 20억년 전에 만들어진 저어콘이 2억5천만년 전에 심한 변성작용을 받아 가지고 있던 납을 잃어 버린 경우를 생각해 봅시다. 완전히 방사기원 납을 잃어버린 경우 다시 원점에서 붕괴하기 시작하여 콘코디아 곡선의 2억5천만년 지점에 현재 와 있겠지요. 부분적으로 납을 잃어버린 경우 원점이 아닌 지점에서 시작하여 콘코디아 상의 20억년과 2억5천만년 지점을 잇는 선 (=디스코디아) 상에 현재 분석치가 찍히게 됩니다. 납의 손실을 예상하는 이유는 방사기원 납의 경우 원래의 모핵종, 즉 우라늄이 있던 결정격자에 위치하기 때문에 이온반경의 차이로 인해 우라늄보다는 불안정한 상태이기 때문이지요. 디스코디아 위 숫자는 잘 모르겠습니다만 혹시 납의 손실이 아닌 확산모델로 설명할 경우의 확산지수가 아닌가 합니다만... 하여튼 납의 손실로 설명하는 경우가 일반적입니다.
콘코디아 -디스코디아 방식은 보통 암석전체가 아닌 저어콘 등 우라늄/납비가 높은 광물을 대상으로 합니다.
절대연대는 화성암 생성시기 뿐 아니라 변성연대, 퇴적시기 결정, 변형운동시기 결정 등 다양한 지질학적 사건의 시기를 측정하고 있지요. Sm-Nd법도 화성광물, 변성광물 (휘석, 각섬석, 석류석 등등)의 연대측정에 넓게 활용됩니다. 반감기가 천억년 정도로 매우 길지만 현재 동위원소 자료를 아주 정밀하게 잴 수 있기 때문에 선캠브리아기 암석은 물론 중생대 화강암의 연대측정에도 적용된 예가 있습니다. 변성암에 적용되는 방법은 매우 많은데 가장 바람직한 방법은 저어콘이 변성작용때 자란 부분만 분석하는 것이지요. 그 방법을 위해서는 고분해능이차이온질량분석기가 있어야 되는데 아마 4년 정도 뒤에는 우리나라에도 설치될 것 같다는 반가운 소식도 들립니다.
>
> <궁금점 2>
> 콘코디아, 디스코디아 위에 쓰여 있는 숫자의 의미도 궁금합니다.
>
> 대체로,,콘코디아 위에는 2000, 1500, 1000, 500 정도의 숫자가 쓰여있는데,,이것들은
> 나이를 말하는 것이 아닐까 혼자,,조심히 추정해 보는데,,정확히는 모르겠습니다.
> 또,,디스코디아 위에 쓰여있는 숫자는,,콘코디아 보다..작은,,10의 지수 형태로 쓰여있던데,
> 이 숫자는 도무지,,무엇을 의미하는 것인지..확산계수,D,,?이런것이 있는 것 같기도 하던데,
>
> <궁금점 3>
> 보통, 절대연대에 이용하는 암석은 화성암인데, 콘코디아-디스코디아 경우에는 우라늄과
> 납을 포함하는 변성암이면 사용이 가능한 건가요?
> 책에 보면,,변성암에는 Sm-Nd법이 이용된다고 쓰여있던데,,이 방법은 반감기가 450억년이던가?
> 암튼,,너무 길어서,,제 생각에는 이 방법으로 지구(46억년)정도의 암석의 측정하면 오차가 심할것
> 같다는 생각이 드는데,,실제로, 변성암의 연대 측정에 이 방법이 쓰이는지,,혹은,,변성암에 많이
> 쓰이는 방법은 무엇인지도 궁금합니다.
>
>
> 3주동안 너무 궁금하여 밤잠도 설치게 했던 문제인데,,
> 도서관에서 여타의 책을 봐도,,혹,,논문에는 나왔을까 궁금하여 찾아보기도 하고,,
> 이런저런 학회지를 봐도 잘 안나왔더라구요..
>
> 정말,,꼭 알고 싶습니다..ㅠ,ㅠ
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> 지구과학 개론 18장(19장인지도 모르겠습니다.^^;;)을 보면 지구절대 연령측정법이 나오는데요,,
> U-Th-Pb법에 콘코디아-디스코디아 곡선이 나옵니다.
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> 이 두개의 곡선을 그리고, 두 곡선이 만나는 점을 알면, 오른쪽 위쪽에 있는 T1이 암석이
> 형성된 시기고, T2는 납이 유실된 시기임을 알수 있다고 나오는데요,
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> <궁금점 1>
> 이러한 콘코디아, 디스코디아 곡선이 어떠한 방법으로 그리는 것인지 궁금합니다.
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> 특히, 디스코디아 곡선의 경우에는(책에 보면), 디스코디아라고 명명되는 직선이 있고,,
> 콘코디아, 디스코디아 사이에,,정체를 알수 없는 점선이 있어서,,엄밀히 말하자면,,
> 이 점선과 콘코디아 곡선이 만나는 점이 납이 유실된 시기가 되는 것 같습니다..
> (그림을 뚫어져라 본 결과,,그런것 같았거든요..^^;;)
저어콘을 예로 들어 설명드립니다. 저어콘 광물의 206Pb*/238U 을 y축에, 그리고 207Pb*/235U을 x축에 두면 광물이 만들어질 당시 값은 원점입니다. 왜냐하면 206Pb*, 207Pb*는 방사기원, 즉 각각 238U, 235U이 붕괴되어 만들어진 납 동위원소를 의미하는데 시간이 흘러야만 우라늄으로부터 납이 만들어지기 때문이지요. 점차 지질학적인 시간이 지나가면서 206Pb*/238U, 207Pb*/235U 비는 곡선을 그리면서 변하게 되는데 그 이유는 238U, 235U의 반감기(방사성핵종이 붕괴되어 반이 남게되는 시간), 즉 붕괴속도가 다르기 때문이지요. 참고로 238U의 반감기는 지구의 나이와 비슷한 약 44억 7천만년, 235U의 반감기는 약 7억년입니다. 따라서 최초 지구가 만들어질 때 있던 우라늄238의 양은 지금 절반쯤으로 줄어드었고 현재 우라늄235의 양은 최초 대비 1/64 이하입니다.
만약 저어콘 내 우라늄이나 납이 전혀 유동하지 않았다면 그 저어콘의 206Pb*/238U, 207Pb*/235U 비는 콘코디아 직선 위에 찍혀야 합니다. 콘코디아 곡선 위에 쓰여있는 숫자는 연대이고 2000, 1500 등이라면 단위는 Ma(mega anna, 백만년)입니다. 그런데 실제로 분석을 해보면 상당 수 자료가 콘코디아 곡선 위에 찍히지 않습니다. 경우에 따라서는 자료가 206Pb*/238U - 207Pb*/235U 그림상에서 직선적인 변화를 보이기도 하는데 그것을 디스코디아라고 하지요. 디스코디아를 해석하는 가장 그럴 듯한 제안이 납의 손실입니다. 만약 20억년 전에 만들어진 저어콘이 2억5천만년 전에 심한 변성작용을 받아 가지고 있던 납을 잃어 버린 경우를 생각해 봅시다. 완전히 방사기원 납을 잃어버린 경우 다시 원점에서 붕괴하기 시작하여 콘코디아 곡선의 2억5천만년 지점에 현재 와 있겠지요. 부분적으로 납을 잃어버린 경우 원점이 아닌 지점에서 시작하여 콘코디아 상의 20억년과 2억5천만년 지점을 잇는 선 (=디스코디아) 상에 현재 분석치가 찍히게 됩니다. 납의 손실을 예상하는 이유는 방사기원 납의 경우 원래의 모핵종, 즉 우라늄이 있던 결정격자에 위치하기 때문에 이온반경의 차이로 인해 우라늄보다는 불안정한 상태이기 때문이지요. 디스코디아 위 숫자는 잘 모르겠습니다만 혹시 납의 손실이 아닌 확산모델로 설명할 경우의 확산지수가 아닌가 합니다만... 하여튼 납의 손실로 설명하는 경우가 일반적입니다.
콘코디아 -디스코디아 방식은 보통 암석전체가 아닌 저어콘 등 우라늄/납비가 높은 광물을 대상으로 합니다.
절대연대는 화성암 생성시기 뿐 아니라 변성연대, 퇴적시기 결정, 변형운동시기 결정 등 다양한 지질학적 사건의 시기를 측정하고 있지요. Sm-Nd법도 화성광물, 변성광물 (휘석, 각섬석, 석류석 등등)의 연대측정에 넓게 활용됩니다. 반감기가 천억년 정도로 매우 길지만 현재 동위원소 자료를 아주 정밀하게 잴 수 있기 때문에 선캠브리아기 암석은 물론 중생대 화강암의 연대측정에도 적용된 예가 있습니다. 변성암에 적용되는 방법은 매우 많은데 가장 바람직한 방법은 저어콘이 변성작용때 자란 부분만 분석하는 것이지요. 그 방법을 위해서는 고분해능이차이온질량분석기가 있어야 되는데 아마 4년 정도 뒤에는 우리나라에도 설치될 것 같다는 반가운 소식도 들립니다.
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> <궁금점 2>
> 콘코디아, 디스코디아 위에 쓰여 있는 숫자의 의미도 궁금합니다.
>
> 대체로,,콘코디아 위에는 2000, 1500, 1000, 500 정도의 숫자가 쓰여있는데,,이것들은
> 나이를 말하는 것이 아닐까 혼자,,조심히 추정해 보는데,,정확히는 모르겠습니다.
> 또,,디스코디아 위에 쓰여있는 숫자는,,콘코디아 보다..작은,,10의 지수 형태로 쓰여있던데,
> 이 숫자는 도무지,,무엇을 의미하는 것인지..확산계수,D,,?이런것이 있는 것 같기도 하던데,
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> <궁금점 3>
> 보통, 절대연대에 이용하는 암석은 화성암인데, 콘코디아-디스코디아 경우에는 우라늄과
> 납을 포함하는 변성암이면 사용이 가능한 건가요?
> 책에 보면,,변성암에는 Sm-Nd법이 이용된다고 쓰여있던데,,이 방법은 반감기가 450억년이던가?
> 암튼,,너무 길어서,,제 생각에는 이 방법으로 지구(46억년)정도의 암석의 측정하면 오차가 심할것
> 같다는 생각이 드는데,,실제로, 변성암의 연대 측정에 이 방법이 쓰이는지,,혹은,,변성암에 많이
> 쓰이는 방법은 무엇인지도 궁금합니다.
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> 3주동안 너무 궁금하여 밤잠도 설치게 했던 문제인데,,
> 도서관에서 여타의 책을 봐도,,혹,,논문에는 나왔을까 궁금하여 찾아보기도 하고,,
> 이런저런 학회지를 봐도 잘 안나왔더라구요..
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> 정말,,꼭 알고 싶습니다..ㅠ,ㅠ
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